(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固体電解質型セルユニットを互いに間隙をもって積層してなる円柱状に形成されたスタック構造体をケースに収容しているとともに、そのケースに反応用ガスを導入するためのガス導入部と、当該ケース内に導入された反応用ガスを排出するためのガス排出部と、
上記ガス導入部とガス排出部とを互いに隣接させて配設しているとともに、そのガス導入部からケース内に導入した反応用ガスを、スタック構造体の外周縁部に沿って周回させ、かつ、そのスタック構造体の上記間隙を通じてガス排出部に誘導するようにガス導入部からスタック構造体の外周縁部に沿って形成したガス誘導部材とを有し、
上記ガス誘導部材は、スタック構造体の各間隙に沿う複数の誘導片を有しているとともに、上記ケースとガス誘導部材との間に、反応用ガスを流通させるための流通路が区画形成され、かつ、ガス誘導部材とスタック構造体の間に、電気的絶縁性を有しかつ熱伝導性を有する絶縁層を配設していることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体を配置して構成されており、
上記ユニット外集電体の外周に沿い、かつ、上下隣接する固体電解質型セルユニットのうち、上側の固体電解質型セルユニットのセル板と、下側の固体電解質型セルユニットのセパレータとの間に誘導片を配設しているとともに、その誘導片とセル板との間に絶縁層を介在させていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体が配置されており、
上記ユニット外集電体の外周に沿い、かつ、上下隣接する固体電解質型セルユニットのうち、上側の固体電解質型セルユニットの固体電解質型セルと、下側の固体電解質型セルユニットのセパレータと間に誘導片を介設していることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項４】
ガス誘導部材は、ガス密的かつ電気的絶縁性を備えた絶縁材により、上下隣接する各個体電解質型セルユニットの外周縁部間であってユニット外集電体の外周面に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項５】
ガス誘導部材とケースとの間に熱交換効率を高めるための熱交換部材を配設したことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
【請求項６】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体が配置されているとともに、ケースの周壁内面に電気的絶縁性を有しかつ熱伝導性を有する絶縁層が形成されており、
その絶縁層に密接する外径に形成した熱交換部材を各ユニット外集電体に突設しているとともに、その熱交換部材の表面をガス誘導部材と同じ材質の絶縁材により被覆していることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
【請求項７】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体が配置されているとともに、ケースの周壁内面に電気的絶縁性を有しかつ熱伝導性を有する絶縁層が形成されており、
その絶縁層に密接する外径に形成した熱交換部材を各ユニット内集電体に突設していることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
【請求項８】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体が配置されているとともに、ケースの周壁内面に電気的絶縁性を有しかつ熱伝導性を有する絶縁層が形成されており、
その絶縁層に密接する外径に形成した熱交換部材をセル板とセパレータに一体に突設していることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
【請求項９】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体が配置されているとともに、
固体電解質型セルユニットをケースの周壁に近接する外径にし、かつ、その固体電解質型セルユニットの外周縁部とケースの周壁内面との間に絶縁材を配設していることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
【請求項１０】
ガス排出部は、ガス誘導部材に取り付けられた筒形にした単一のガス排出管であり、
上記ガス排出管の周板であって、スタック構造体の各間隙に対向する位置に、ケース内の反応用ガスを取り入れて排出するためのガス取入れ孔がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１１】
ガス排出部は、ガス誘導部材に取り付けられた筒形にした複数のガス排出管であり、
各ガス排出管の側板には、ケース内の反応用ガスを取り入れて排出するためのガス取入れ孔が、スタック構造体の各間隙に少なくとも１つ対向する位置関係にして形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１２】
ガス排出部は、ガス誘導部材に取り付けられた複数の筒形にしたガス排出管であり、
各ガス排出管の側板には、ケース内の反応用ガスを取り入れて排出するためのガス取入れ孔が、互いに異なる段目の間隙に対向して形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１３】
ガス排出部は、ガス誘導部材に取り付けられた２つの筒形にしたガス排出管であり、
それら２つのガス排出管のうちの一方のものの側板には、ケース内の反応用ガスを取り入れて排出するためのガス取入れ孔を奇数段目の間隙に対向させ、かつ、他方のものの側板には、当該ガス取入れ孔を偶数段目の間隙に対向させて形成していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１４】
ガス排出管の周壁外面であって、少なくとも固体電解質型セルユニットに対向する位置に絶縁層が形成されているとともに、
固体電解質型セルユニットを、上記絶縁層に密接する外径に形成していることを特徴とする請求項１２又は１３のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１５】
ガス排出管が、上下隣接する固体電解質型セルユニット間の間隙に一致する高さにした複数の分割管どうしを絶縁層を介して連結したものであり、
各固体電解質型セルユニットの外周縁部を分割管に接合していることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１６】
ガス排出管の周壁外面に絶縁層が形成されているとともに、
その絶縁層に密接するように形成した熱交換部材を各ユニット内集電体に突設していることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１７】
排出管は、各固体電解質型セルユニットに突設した熱交換部材に対向する部位に絶縁層を配設して連結された複数の分割管からなり、
熱交換部材とガス排出管とが上記絶縁層を介して密接していることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項１８】
ガス誘導部材は、スタック構造体の中心軸線とガス排出部を通る直径線を中心とした線対称となるように曲成されていることを特徴とする請求項１〜１７に記載の燃料電池。
【請求項１９】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体が配置されており、
誘導片をユニット外集電体の外周縁部に沿って配設しているとともに、その誘導片の外面に熱交換部材を突設しており、当該誘導片と固体電解質型セルユニットのセル板との間に絶縁層を介在させていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２０】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体が配置されており、
誘導片をユニット外集電体の外周縁部に沿って配設し、かつ、各固体電解質型セルユニットに収容したユニット内集電体から熱交換部材を突設しているとともに、その誘導片とセルユニットのセル板との間に絶縁層を介在させていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２１】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体が配置されており、
誘導片をユニット外集電体の外周縁部に沿って配設し、かつ、そのユニット外集電体から熱交換部材を突設しているとともに、その誘導片と固体電解質型セルユニットのセル板との間に絶縁層を介在させていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２２】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体が配置されており、
誘導片をユニット外集電体の外周縁部に沿って配設し、かつ、セル板とセパレータに熱交換部材を一体に突設しているとともに、
その誘導片と固体電解質型セルユニットのセル板との間に絶縁層を介在させていることを請求項１〜１８のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２３】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体が配置されており、
固体電解質型セルユニットをケースの周壁に近接する外径にし、かつ、その固体電解質型セルユニットの外周縁部と周壁内面との間に絶縁材を配設しているとともに、
誘導片をユニット外集電体の外周面に沿って配設し、かつ、その誘導片と上側の固体電解質型セルユニットのセル板との間に絶縁層を介設していることを請求項１〜１８のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２４】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容し、かつ、上下隣接する他の固体電解質型セルユニットとの間隙にユニット外集電体が配置されており、
上記ユニット外集電体、固体電解質型セルユニットを構成するセル板，セパレータ及びユニット内集電体のうちのいずれか又はそれら２つ以上のものに対し、熱交換効率を高めるための熱交換部材を設けていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２５】
固体電解質型セルユニットが、セル板とセパレータとの間に区画形成される空隙にユニット内集電体を収容して構成されているとともに、上記スタック構造体の間隙にユニット外集電体を配置した構成のものであり、
ガス誘導部材，ユニット外集電体，固体電解質型セルユニットを構成するセル板，セパレータ及びユニット内集電体のうちのいずれかの表面に微細な凹凸を形成していることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２６】
ガス誘導部材に良伝熱性多孔質材を接合していることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２７】
ガス排出部とガス誘導部材とにかけて燃焼触媒を担持させていることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２８】
他方の反応用ガスを改質する触媒を充填又は担持した改質触媒反応管をガス排出部に隣接して設けたことを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項２９】
ガス排出部内に吸熱反応管を設置していることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の固体電解質型セルユニットを積層させて形成したスタック構造体をケースに収容した構成の燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池としては、例えば特許文献１に開示された構成のものがある。
特許文献１に開示された燃料電池は、セルユニットを積層してなるスタック構造体を、ケースに収容したものであり、そのケースには、スタック構造体の放射熱で反応ガスを予熱する予熱空洞が設けられている。
【特許文献１】特開２００４−１３９９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、発電時におけるセルユニットの発熱量がスタック構造体からの放熱量よりも大きくなるような高負荷運転時には、スタック構造体のセルユニット間に冷却ガスを導入してスタック構造体の全体を冷却する必要がある。
【０００４】
この場合、スタック構造体のセルユニット間に冷却ガスを導入しないと、スタック構造体の温度が高くなり過ぎてしまい、金属腐食による電気抵抗増大やセルの電極と電解質界面の剥離による発電出力低下や、セルとセル板との接合部の接着力若しくは接合力低下による破壊が生じる可能性が無いとは言えないという問題があった。
【０００５】
一方、スタック構造体のセルユニット間に冷却ガスを直接導入すると、スタック構造体内部での温度分布の差が顕著になり、金属材料の変形による集電体の片当たり等の接触不良が生じ発電性能の低下や、セルとセル板間の熱膨張率差に起因する熱応力破壊が生じる可能性が無いとは言えないという問題があった。
【０００６】
ところが、上記特許文献１に記載されている燃料電池では、スタックに冷却ガスを直接導入することなく、ケースの予熱空洞においてスタック構造体の放射熱で反応ガスを予熱する事で、効率よく熱を回収しスタック構造体をも冷却する事ができるもの、輻射伝熱を介して熱交換している事より、負荷変動によりスタック構造体からの放射熱を変動させる場合には、スタック構造体の動作温度を変動させるか、予熱空洞の温度を下げる必要があり、その為、スタック構造体を所望の温度にするには時間が掛かり、車載のような負荷変動を急激に行う運転をさせる場合においては、スタック構造体の温度分布を所望の温度範囲に調節して運転することが極めて困難である。
【０００７】
そこで本発明は、高負荷運転や低負荷運転におけるスタック構造体の温度調節を良好に行いつつ、スタック構造体を構成する固体電解質型セルユニットの平面内における温度分布の均一化を図ることができる燃料電池の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本屋発明に係る燃料電池は、複数の固体電解質型セルユニットを互いに間隙をもって積層してなる円柱状に形成されたスタック構造体をケースに収容している。
本発明においては、上記のケースに反応用ガスを導入するためのガス導入部と、当該ケース内に導入された反応用ガスを排出するためのガス排出部と、上記ガス導入部とガス排出部とを互いに隣接させて配設しているとともに、そのガス導入部からケース内に導入した反応用ガスを、スタック構造体の外周縁部に沿って周回させ、かつ、そのスタック構造体の上記間隙を通じてガス排出部に誘導するようにガス導入部からスタック構造体の外周縁部に沿って形成したガス誘導部材とを有している。
さらに、上記ガス誘導部材が、スタック構造体の各間隙に沿う複数の誘導片を有しているとともに、上記ケースとガス誘導部材との間に、反応用ガスを流通させるための流通路が区画形成され、かつ、ガス誘導部材とスタック構造体の間に、電気的絶縁性を有しかつ熱伝導性を有する絶縁層を配設している。
【０００９】
高負荷運転時においては、ガス誘導部材によって反応用ガスをスタック構造体の外周縁部に沿って周回させることによって、スタック構造体のガス排出部側を冷却するとともに、スタック構造体の外周縁部に沿って周回する間に暖められた反応用ガスは、固体電解質型セルユニットの間隙を通じてガス排出部に流動する。これにより、スタック構造体で発生する熱が反応ガスにより運ばれ、ユニット面内の上記ガス排出部側で高温になる領域を、ガス誘導部材によりスタック構造体外周部から冷却することで、スタック構造体の固体電解質型セルユニットの平面内における温度分布の均一化を図ることができ、スタック構造体の内部を所望の温度差に抑えられる。
【００１０】
スタック構造体で発生する熱量がスタック構造体外へ放熱する熱量を上まわる場合に於いて、例えば低高負荷運転時においては、ガス誘導部材によって反応用ガスをスタック構造体の外周縁部に沿って周回させることによって、スタック構造体のガス排出部側を加熱するとともに、スタック構造体の外周縁部に沿って周回する間に冷やされた反応用ガスは、固体電解質型セルユニットの間隙を通じてガス排出部に流動する。
これにより、スタック構造体の外周縁部からスタック構造体を加熱することで、スタック構造体の温度を保温するとともに、スタック構造体の固体電解質型セルユニットの平面内における温度分布の均一化を図ることができ、スタック構造体の内部を所望の温度差に収められる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、次の効果を得ることができる。
高負荷運転や低負荷運転のいずれの場合であってもスタック構造体の温度調節を良好に行いつつ、スタック構造体を構成する固体電解質型セルユニットの平面内における温度分布の均一化を図ることができる。
ガス誘導部材とスタック構造体の間に、電気的絶縁性を有しかつ熱伝導性を有する絶縁層を設けているので、ガス誘導部材に対して熱を効率よく伝えることができるとともに、振動や熱分布による固体電解質型セルユニットの変形が抑えられ、発電性能の高出力安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１（Ａ）は、本発明の第一の実施形態に係る燃料電池の概略斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の平面図、図２（Ａ）は、図１（Ｂ）に示す直径線ａにおける断面図、（Ｂ）は、その一部を拡大して示す部分拡大図、図３（Ａ）は、ガス誘導部材の外面に形成した熱交換部材の一例を示す部分拡大図、（Ｂ）は、当該熱交換部材の他例を示す部分拡大図、図４（Ａ）は、固体電解質型セルユニットの分解斜視図、（Ｂ）は、スタック構造体の斜視図である。なお、図１（Ｂ）に示す矢印は、反応用ガスの流動方向を示している。
【００１３】
本発明の第一の実施形態に係る燃料電池Ａ１は、図１（Ａ）に示すように、スタック構造体Ｂをケース２０に収容しているとともに、そのケース２０に詳細を後述する一対のガス誘導部材５０，５０を配設していることを主たる構成としたものである。
【００１４】
スタック構造体Ｂは、複数の固体電解質型セルユニット（以下、たんに「セルユニット」という。）１０…を互いに間隙ｓをもって積層してなるものである。
【００１５】
ケース２０は、平面視円形にした底壁２１と上壁２２の全周にわたり周壁２３を囲繞形成した気密性を有する円筒形に形成されている。
また、周壁２３の内側であって軸線Ｏを通る直径線ａ上には、反応用ガスを導入するためのガス導入部３０であるガス導入管と、当該ケース２０内に導入された反応用ガスを排出するためのガス排出部４０であるガス排出管が互いに隣接して配設されている。
【００１６】
以後、ガス導入部をガス導入管３０、ガス排出部をガス排出管４０という。また、本実施形態において、ガス導入管３０から導入される反応用ガスは空気であり、その反応ガスを一方の反応用ガスといい、セルユニット１０内に導入する燃料ガスを他方の反応用ガスという。なお、一方の反応用ガスを燃料ガス、他方の反応ガスを空気としてもよいことは勿論である。
【００１７】
上記のケース２０はオーステナイト系ステンレスＳＵＳ３１６で形成しており、底壁２１，上壁２２及び周壁２３の各内面には、輻射を反射させるためのＡｇコーティングを施しているとともに、それら各外面を断熱材（図示しない）で被覆している。
【００１８】
ガス導入管３０は四角筒形に形成されており、その側壁３１，３１には、一方の反応用ガスをケース２０内に導入するための導入孔３２…が上下多段にして形成されている。
【００１９】
ガス排出管４０は下端を閉塞した内径２０（ｍｍ）、外径２２（ｍｍ）程度の円筒形に形成されており、これの周壁４１であって、上記スタック構造体Ｂをなすセルユニット１０間の間隙ｓに対向する位置には、ケース２０内の一方の反応用ガスを取り入れて排出するためのガス取入れ孔４２…が上下多段に配設されている。
換言すると、ガス取入れ孔４２…をスタック構造体Ｂの互いに重なり合うセルユニット１０…の積層ピッチに合わせて配列している。なお、上記したガス排出管４０は、下端を底壁２１に溶接等によって固着している。
【００２０】
ガス排出管４０の周壁４１には、ガス導入管３０からケース２０内に導入した一方の反応用ガスを、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａに沿って周回させた後、スタック構造体Ｂの上記間隙ｓを通じてガス排出管４０に誘導する上記したガス誘導部材５０，５０が突設されている。
なお、本実施形態においては、ガス導入管３０とガス排出管４０も上述したケース２０と同一の材質で形成されているが、別の材質のもので形成してもよい。
【００２１】
一対のガス誘導部材５０，５０は、上記ガス導入部３０からケース２０内に導入した反応用ガスを、スタック構造体Ｂの外周縁部に沿って周回させ、かつ、そのスタック構造体Ｂの上記間隙ｓを通じてガス排出部４０に誘導する機能を有している。
ガス誘導部材５０，５０は、スタック構造体Ｂの高さ寸法Ｈとほぼ同じ幅寸法Ｈ´にしているとともに、そのスタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａの約２／３を覆う長さにした横長方形の板材を、当該外周縁部Ｂａに沿う一円周をなすように曲成したものである。このようなガス誘導部材は、例えば０．１（ｍｍ）ほどの肉厚にしたオーステナイト系ステンレスＳＵＳ３１６により形成することができる。
なお、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａは、セルユニット１０の外縁部と言い換えることができる。
【００２２】
すなわち、ガス誘導部材５０，５０の一部に、従ってまた、ガス誘導部材５０，５０の開放端の間に、ケース２０内に導入された一方の反応用ガスを上記スタック構造体Ｂ内に誘うための開口域Ｐが区画形成されている。
【００２３】
換言すると、ガス誘導部材５０，５０は、図１（Ｂ）に示すように、平面視において直径線ａを中心として線対称に曲成されており、そのガス誘導部材５０，５０とケース２０の周壁２３内面との間に、一方の反応用ガスを流通させるための流通路αが区画形成されている。
【００２４】
上記のガス誘導部材５０は、本実施形態においては、０．１（ｍｍ）ほどの肉厚にしたオーステナイト系ステンレスＳＵＳ３１６によって形成することにより熱伝導性を有するものとしているが、熱伝導性を有しない材質で形成してもよい。
また、ガス誘導部材５０としては、上記のオーステナイト系ステンレスＳＵＳ３１６の他、良伝導伝熱性を有し且つ耐熱性を有するとともに耐酸化性又は耐還元性を有する材料を使用することができる。
例えばＦｅ‐Ｃｒ含有ステンレス、ＳＵＳ４３０のフェライト系ステンレスや、ＳＵＳ３０４、Ｃｒｏｆｅｒ２２ＡＰＵ、Ｎｉ系のステンレス、例えば、インコネル（登録商標）等を採用することができるが、これらに限らない。また、ガス誘導部材自体を熱伝導性の高い材料を含む絶縁材で形成してもよい。
【００２５】
上記したガス誘導部材５０，５０とガス排出管４０は、例えば厚さ０．１（ｍｍ）程度のセラミックスシート等の熱的な絶縁材（図示しない）を介して密着されている。
なお、本実施形態においては、上記したガス導入管３０，ガス排出管４０，ガス誘導部材５０及び底壁２１は一体的に着脱できるように構成している。
【００２６】
上記したガス誘導部材５０の外面５０ａには、ケース２０内を流動する一方の反応用ガスとの接触面積を増加させて、熱交換効率を高めるための熱交換部材である凸部５１（図３参照）が形成されている。なお、接触面積を流接面積と言い換えることができる。
【００２７】
図３（Ａ）に示す一例に係る凸部５１は断面三角形にしたものであり、その凸部５１を一方の反応用ガスの流動方向に沿って上下多段に形成されている。同図（Ａ）に示す凸部５１は、幅Ｗ１＝０．０２５（ｍｍ），長さＴ１＝０．０５（ｍｍ）ほどの微細なものであり、上下方向で０．１（ｍｍ）当たり４つ形成した例を示している。
【００２８】
凸部としては、図３（Ａ）に示すものに限るものではなく、同図（Ｂ）に示す構造のものであってもよい。
他例に係る凸部５２は断面横長方形にしたものであり、その凸部５２を一方の反応用ガスの流動方向に沿いかつ互いに所要の間隔をおいて上下多段に形成されている。同図（Ａ）に示す凸部５２は、幅Ｗ２＝０．０３８（μｍ），長さＴ２＝３（μｍ）ほどの微細なものであり、上下方向で５（μｍ）当たり７つほど形成した例を示している。
【００２９】
スタック構造体Ｂは、複数のセルユニット１０…を互いに間隙ｓをもって積層してなるものである。
セルユニット１０…は、図４（Ａ）に示すように、固体電解質型セル１１の上側にユニット内集電体１２とセパレータ１３とを、また、下側にセル板１４とユニット外集電体１５とを軸線Ｏを中心とした同軸的に整列積層させた円盤形のものである。
【００３０】
固体電解質型セル１１は、中心に円形開口１１ａを形成した円盤形のものであり、例えばペロブスカイト型酸化物系、リン酸塩系やホウ酸塩系等の固体酸を電解質として使用している。
また、燃料極をニッケル＋イットリア安定化ジルコニアのサーメット、電解質を８モルパーセントイットリア安定化ジルコニアとするとともに、空気極をランタンストロンチュウムマンガナイトとして、燃料極に電解質及び空気極をスパッタ法により成膜した燃料極支持型のものである。
【００３１】
セル板１４は、肉厚が０．１（ｍｍ）ほどのＳＵＳ４３０の圧延板により形成されており、中心に円形段差部１４ａを形成し、かつ、１２５（ｍｍ）ほどの外径にした円形基部１４ｂの周縁部に、周壁１４ｃを起立形成したものである。
円形段差部１４ａは、隣接するセルユニット１０との間に、一方の反応用ガスを流通させるための間隙ｓが形成される高さにしかつ下向きに突出して形成されている。
また、円形段差部１４ａの周囲には、固体電解質型セル１１を固定するための、例えばＢａＯ−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラスペースト（図示しない）を塗布している。
【００３２】
セパレータ１３は、セル板１４と同じ材質の圧延板により形成されており、中心に円形段差部１３ａを形成し、かつ、１２５（ｍｍ）ほどの外径にした円形基部１３ｂの周縁部に、周壁１３ｃを垂下形成したものである。
円形段差部１３ａは、隣接するセルユニット１０との間に、一方の反応用ガスを流通させるための間隙ｓが形成される高さにしかつ上向きに突出して形成されている。
【００３３】
上下のセルユニット１０，１０を互いに積層することにより、セル板１４の円形段差部１４ｄと、セパレータ１３の円形段差部１３ｄとが当接し、これによりセルユニット１０，１０間に間隙ｓが形成される。
【００３４】
本実施形態においては、円形段差部１４ａ，１３ａをセル板１４とセパレータ１３の双方に互いに対称をなすように形成しているので、応力集中を抑制することができるとともに、両円形段差部１４ａ，１３ａの大きさに拘らず、機械的強度の向上を図ることができる。
【００３５】
なお、円形段差部１４ａ，１３ａをセル板１４とセパレータ１３のいずれか一方に形成したときには、固体電解質型セルの搭載面積を拡大することができる。
また、耐熱衝撃性の向上や出力密度の向上等の重視する特性に応じてセル板及びセパレータの形状を変更できることは勿論である。
【００３６】
上記の円形段差部１４ａ，１３ａには、下記の流路部品１８に形成したガス導入路１６及びガス排出路１７と連通し、セルユニット１０内に形成される下記の空隙ｃに他方の反応用ガスの供給／排出を行うための流通孔１３ｄ…、１３ｅを形成した流路部品１８，１８（一方は図示していない）が配設されている。
流路部品１８，１８はＳＵＳ４３０により形成されており、接合温度を１０００（℃）以下とした真空中での拡散接合によりセル板１４及びセパレータ１３の円形段差部１４ａ，１３ａにそれぞれ固着されている。
【００３７】
ユニット内集電体１２はインコネル（登録商標）製の金属メッシュを円環形に成形したものであり、これの周縁部をセル板１４及びセパレータ１３にレーザ溶接等により接合している。
【００３８】
上記のセル板１４とセパレータ１４は、互いの周壁１４ｃ，１３ｃを当接させることにより、これらの間にガス流路となる空隙ｃが区画形成され、その空隙ｃに上記ユニット内集電体１２を配置している。
当接した周壁１４ｄ，１３ｄどうしは、全周にわたり気密的（ガス密的）にレーザ溶接等により接合され、これにより、厚さ１．５（ｍｍ）ほどのセルユニット１０を構成している。
【００３９】
上記のセル板１４とセパレータ１３は、超硬やＳＫＤ１１等からなる金型を装備したプレス装置（いずれも図示しない）により、上記圧延板に８０（ｔ）程度の荷重を加えることによるプレス加工により成型されている。
【００４０】
ところで、上述したスタック構造体Ｂとガス誘導部材５０，５０との間には、両者を電気的絶縁性を有しかつ熱伝導性を有する絶縁層６０（図２参照）が配設されている。
絶縁層６０は、ガラスコート，ガラスウール，セラミックシートにより形成され若しくはスタック構造体Ｂとガス誘導部材５０とユニット外集電体１５との間にセラミックを充填することにより形成されている。本実施形態においては、ユニット外集電体１５を絶縁層６０を介してガス誘導部材５０に密接させている。
【００４１】
なお、本実施形態においては、ユニット外集電体１５及びセルユニット１０を絶縁層６０を介してガス誘導部材５０に密接させているが、セルユニット１０又はユニット外集電体１５を絶縁層６０を介してガス誘導部材５０に密接させてもよい。なお、絶縁層６０は極力薄く形成することが好ましい。
【００４２】
絶縁層としては、上記したガラスコート等の他、キャスタブル耐火物、ポルトランドセメント，アルミナセメント，燐酸セメント，珪酸セメントなどの耐火性発泡セメントや、耐火モルタル、石膏、セラミックス接着剤、泡ガラス等の不定形材料や、ガラス繊維、セラミックス繊維等の材料を採用することができる。
【００４３】
上記したように、ガス排出管４０及びガス誘導部材５０をスタック構造体Ｂの外縁部に絶縁状態で密着させる構成を採用したことにより、スタック構造体Ｂ内部の良伝導伝熱性を有するユニット外集電体１５，セパレータ１３，セル板１４やユニット内集電体１２等の構成部材から、ガス誘導部材５０に対して熱を効率よく伝えることができるとともに、振動や熱分布によるセルユニット１０の変形が抑えられてユニット外集電体１５の片当たりを低減させられ、発電性能の高出力安定化を図ることができる。
【００４４】
上記の構成からなる燃料電池Ａ１の製造工程は、概ね次のとおりである。
まず、セルユニット１０の各中心部分にＡｌ２Ｏ３を主成分とするセラミックス系接着材を二重のリング状に塗布し、１．５（ｍｍ）の間隙ｓをもって順次重ね合わせてスタック構造体Ｂを形成する。
【００４５】
次に、上記スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａに対し、絶縁層６０を介してガス誘導部材５０，５０が密着するようにし、例えばボルト（図示しない）等により、スタック構造体Ｂに対してガス排出管４０及びガス誘導部材５０，５０を固定する。
【００４６】
そして、上記積層したセルユニット１０…を上下からフランジで挟み込み、スタッドボルトとナット（いずれも図示しない）により、それらセルユニット１０…どうしを締結する。
【００４７】
上記のシール接合材としてはガラス系の接着材や、ガラスにセラミックス繊維やフィラーを加えて成型したガスケットを使用することができる他、上記したように固体電解質型セル１１が円盤形に形成されている場合には、金属粉が混在するペースト状接着材や、ガスケット状のろう材や、金属ガスケットを使用することができる。
【００４８】
本実施形態における一方の反応用ガスの流動状態は、次のとおりである。
ガス導入管３０を介してケース２０内に流入した一方の反応用ガスは、ガス誘導部材５０，５０の外面側に沿い、換言すると流通路α，αを通じて、ガス誘導部材５０，５０の各開放端に向けて流動する。
ガス誘導部材５０，５０の各開放端に到達した一方の反応用ガスは、当該開放端においてスタック構造体Ｂに向けてそれぞれ回り込んだ後、そのスタック構造体Ｂの各間隙ｓを通じてガス排出管４０に向けて流動し、そのガス排出管４０を介してケース２０外に排出される。
【００４９】
上記した構成からなる燃料電池Ａ１の動作は、次のとおりである。
＜高負荷運転時＞
ガス誘導部材５０，５０によって一方の反応用ガスをスタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａに沿って周回させることによって、スタック構造体Ｂのガス排出部側を冷却するとともに、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａに沿って周回する間に暖められた一方の反応用ガスは、スタック構造体Ｂの間隙ｓを通じてガス排出管４０に向けて流動する。これにより、スタック構造体Ｂで発生する熱が反応ガスにより運ばれ、セルユニット１０の面内における上記ガス排出部側でガスが高温となる領域を、ガス誘導部材によりスタック構造体Ｂの外周部Ｂａから冷却する事で、スタック構造体Ｂの固体電解質型セルユニット１０の平面内における温度分布の均一化を図ることができ、スタック構造体の内部を所望の温度差に抑えられる。
【００５０】
＜低負荷運転時＞
ガス誘導部材５０，５０によって、一方の反応用ガスをスタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａに沿って周回させることによって、そのスタック構造体Ｂのガス排出部側を加熱するとともに、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａに沿って周回する間に冷やされた一方の反応用ガスは、スタック構造体Ｂの間隙ｓを通じてガス排出管４０に向けて流動する。
これにより、スタック構造体Ｂで発生する熱量がスタック構造体外へ放熱する熱量を上まわる場合に於いて、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａからスタック構造体を加熱する事で、スタック構造体Ｂの温度を保温すると共に、スタック構造体Ｂの固体電解質型セルユニット１０の平面内における温度分布の均一化を図ることができ、スタック構造体の内部を所望の温度差に収められる。
【００５１】
次に、本発明の第二，第三の実施形態に係る燃料電池について、図５，６を参照して説明する。図５は、本発明の第二の実施形態に係る燃料電池の平面図、図６は、本発明の第三の実施形態に係る燃料電池の平面図である。なお、第一の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。また、図５，６に示す矢印も、一方の反応用ガスの流動方向を示している。
【００５２】
本発明の第二の実施形態に係る燃料電池Ａ２は、ガス導入管の構成が、上述した燃料電池Ａ１のものと相違している。
すなわち、本実施形態においては、ガス排出管４０の両側に２つのガス導入管７０，７０を配置している。
【００５３】
具体的には、軸線Ｏを通る直径線ａ上に配置されているガス排出管４０を挟み、その直径線ａと直交する直線ｂ上にガス導入管７０，７０を隣接させて配設している。
ガス導入管７０，７０はそれぞれ四角筒形に形成されており、各外側壁７１，７１には、一方の反応用ガスをケース０内に導入するための導入孔７２…が上下多段に形成されている。
このような構成からなる燃料電池Ａ２であっても、上述した燃料電池Ａ１と同様の作用，効果を得ることができる。
【００５４】
本発明の第三の実施形態に係る燃料電池Ａ３は、ガス導入管、ガス排出管の構成とガス誘導部材の長さが、上述した燃料電池Ａ１と相違している。
ガス導入管８０は四角筒形に形成されており、これの両外側壁８１，８１に、一方の反応用ガスをケース２０内に導入するための導入孔８２…が上下多段にそれぞれ形成されている。
ガス排出管９０は四角筒形に形成されており、これの内側壁９１であって、スタック構造体Ｂの上記間隙ｓに対向する位置には、ケース２０内の一方の反応用ガスを排出するためのガス取入れ孔９２…が上下多段に形成されている。
【００５５】
ガス誘導部材５５は、スタック構造体Ｂの高さ寸法とほぼ同じ幅寸法にし、かつ、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａの約１／２を覆う長さにした横長方形の板材を、軸線Ｏを中心とした一円周をなすように曲成したものである。
本実施形態に示すように、ガス誘導部材５５をスタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａの約１／２を覆う長さにすることもできるが、当該外周縁部Ｂａの約１／２を覆う長さ以上に形成することが好ましい。
このような構成からなる燃料電池Ａ３であっても、上述した燃料電池Ａ１と同様の作用，効果を得ることができる。
【００５６】
次に、本発明の第四，第五の実施形態に係る燃料電池について、図７，８を参照して説明する。図７（Ａ）は、本発明の第四の実施形態に係る燃料電池の概略斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の平面図、図８（Ａ）は、本発明の第五の実施形態に係る燃料電池の概略斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の平面図である。なお、これらの実施形態においても、第一の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。また、図７，８に示す矢印も、一方の反応用ガスの流動方向を示している。
【００５７】
本発明の第四の実施形態に係る燃料電池Ａ４は、ガス導入管とガス排出管の構成が、上述した燃料電池Ａ１と相違している。
すなわち、本実施形態においては、ガス排出管１００の両側に２つのガス導入管１１０，１１０を配置している。具体的には、直径線ａ上に直交する直線ｂ上にガス導入管１１０，１１０を配設している。
【００５８】
ガス導入管１１０，１１０は四角筒形に形成されており、各外側壁１１１，１１１には、一方の反応用ガスをケース２０内に導入するための導入孔１１２…が上下多段にして形成されている。
【００５９】
ガス排出管１００は上記ガス導入管１１０よりも大きな四角筒形に形成されており、内側壁１０１であって、上記スタック構造体Ｂの各間隙ｓ…に対向する位置に、ケース２０内の一方の反応用ガスを取り入れて排出するためのガス取入れ孔１０２…が、また、外側壁１０３にガス排出孔１０４…が開口形成されている。すなわち、一方の反応用ガスの排出方向が上記燃料電池Ａ１のものとは異なっている。
このような構成からなる燃料電池Ａ４であっても、上述した燃料電池Ａ１と同様の作用，効果を得ることができる。
【００６０】
本発明の第五の実施形態に係る燃料電池Ａ５は、ガス導入管１２０と、２つのガス排出管１３０，１３０とを互いに離間させて配置しているとともに、その配置に伴ってガス誘導部材の構成が上述した燃料電池Ａ１と相違している。
すなわち、２つのガス排出管１３０，１３０は、ガス導入管１２０と軸線Ｏを通る直径線ａに直交する直線ｂ上で互いに離間して線対称に配設されている。
【００６１】
ガス導入管１２０は円筒形に形成されており、これの周壁１２１の互いに対向する位置に、一方の反応用ガスをケース２０内に導入するための導入孔１２２…，１２２…が上下多段にして形成されている。
【００６２】
ガス排出管１３０は円筒形に形成されており、これの周壁１３１であって、上記スタック構造体Ｂの各間隙ｓ…に対向する位置に、ケース２０内の一方の反応用ガスを取り入れて排出するためのガス取入れ孔１３２…が上下多段にして形成されている。
【００６３】
ガス誘導部材１４０は、ガス排出管１３０，１３０間に連設された連結部１４１と、両ガス排出管１３０，１３０から延出した延出部１４２，１４２とからなるものであり、それらは、スタック構造体Ｂの高さ寸法Ｈとほぼ同じ幅寸法Ｈ´にし、かつ、そのスタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａの約２／３を覆う長さにして、当該外周縁部Ｂａに沿う一円周をなすように曲成したものである。
換言すると、ガス誘導部材１４０は、平面視において直径線ａを中心として線対称となるように曲成されており、そのガス誘導部材１４０とケース２０の周壁２３内面との間に、一方の反応用ガスを流通させるための流通路α，αが区画形成されている。
このような構成からなる燃料電池Ａ５であっても、上述した燃料電池Ａ１と同様の作用，効果を得ることができる。
【００６４】
次に、本発明の第六の実施形態に係る燃料電池について、図９を参照して説明する。図９（Ａ）は、本発明の第六の実施形態に係る燃料電池の概略斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の平面図である。
【００６５】
本発明の第六の実施形態に係る燃料電池Ａ６は、ガス導入管とガス排出管の配設位置及びガス誘導部材の構成が、上述した燃料電池Ａ１と相違している。
すなわち、ガス導入管１２０とガス排出管４０は、軸線Ｏを通る直径線ａ上であって、その軸線Ｏを挟む両側、換言すると、スタック構造体Ｂを挟む両側に配設されている。
上記のガス導入管１２０は、ケース２０の周壁２３に近接させて、また、ガス排出管４０は、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａに沿う位置に配置されている。
【００６６】
上記したガス誘導部材５０，５０とガス排出管４０については第一の実施形態において、また、ガス導入管１２０については、第五の実施形態においてそれぞれ詳細に説明しているので、本実施形態においては、それらと同一の符号を付して詳細な説明を省略する。なお、ガス誘導部材５０，５０については、下記の外側ガス誘導部材１５０との関係上、本実施形態においては、内側ガス誘導部材５０，５０ということにする。
【００６７】
外側ガス誘導部材１５０は、スタック構造体Ｂの高さ寸法Ｈとほぼ同じ幅寸法Ｈ´（図１参照）にし、かつ、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａの約２／３を覆う長さにした横長方形の板材を、軸線Ｏを中心とした一円周をなすように曲成したものである。
換言すると、外側ガス誘導部材１５０は、平面視において直径線ａを中心として線対称となるように曲成されており、これにより、ケース２０の周壁２３内面との間には、一方の反応用ガスの外側流通路α１，α１が区画形成されるとともに、内側ガス誘導部材５０の外面との間には内側流通路α２，α２を区画形成している。
本実施形態のように、謂わばガス誘導部材を２重に形成することにより、一方の反応用ガスの流動経路長を延長設定することができ、熱交換効率を向上させられる。
【００６８】
本実施形態における一方の反応用ガスの流動状態は、次のとおりである。
ガス導入管１２０を介してケース２０内に流入した一方の反応用ガスは、外側ガス誘導部材１５０，１５０に沿い、換言すると外側流通路α１，α１を通じて、外側ガス誘導部材１５０，１５０の各開放端に向けて流動する。
【００６９】
外側ガス誘導部材１５０，１５０の各開放端に到達した一方の反応用ガスは、当該開放端において、内側流通路α２，α２に回り込み、それら内側流通路α２，α２を通じて内側ガス誘導部材５０，５０の各開放端に向けて流動する。
そして、内側ガス誘導部材５０，５０の各開放端に到達した一方の反応用ガスは、当該開放端において、スタック構造体Ｂ側に回り込んだ後、スタック構造体Ｂの各間隙ｓ…を通じてガス排出管４０に向けて流動し、そのガス排出管４０を介してケース２０外に排出される。
【００７０】
次に、本発明の第七の実施形態に係る燃料電池について、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の第七の実施形態に係る燃料電池の平面図である。なお、第一の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００７１】
第七の実施形態に係る燃料電池Ａ７は、２つのガス導入管１６０，１６０と、１つのガス排出管４０とを、軸線Ｏを中心とした１２０度間隔で配置しているとともに、２つの外側ガス誘導部材１７０，１７０を備えた点が、上述した燃料電池Ａ１と相違している。
【００７２】
ガス導入管１６０は円筒形に形成されており、その周壁１６１に、一方の反応用ガスをケース２０内に導入するための導入孔１６２…が上下多段にして形成されている。
【００７３】
上記のガス導入管１６０は、ケース２０の周壁２３に近接させて、また、ガス排出管４０は、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａに沿う位置に配置されている。
ガス誘導部材５０，５０とガス排出管４０については、第一の実施形態において詳細に説明しているので、本実施形態においては、それらと同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、ガス誘導部材５０，５０については、下記の外側ガス誘導部材１７０との関係上、本実施形態においては、内側ガス誘導部材５０，５０ということにする。
【００７４】
外側ガス誘導部材１７０は、上記したスタック構造体Ｂの高さ寸法Ｈとほぼ同じ幅寸法Ｈ´にし、かつ、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａの約１／３を覆う長さにした横長方形の板材を、軸線Ｏを中心とした一円周をなすように曲成したものである。
【００７５】
外側ガス誘導部材１７０は、これの基端を上記ガス導入管１６０に固定して閉止し、開放端をガス排出管４０の近傍に位置させていることにより、ケース２０の周壁２３内面との間に、一方の反応用ガスを流通させるための外側流通路α１を区画形成しているとともに、内側ガス誘導部材５０の外面との間には内側流通路α２を区画形成している。
本実施形態のように、謂わばガス誘導部材を２重に形成することにより、一方の反応用ガスの流動経路長を延長設定することができ、従ってまた、熱交換効率を向上させられることは、上記した第六の実施形態のものと同様である。
【００７６】
本実施形態における一方の反応用ガスの流動状態は、次のとおりである。
ガス導入管１６０，１６０を介してケース２０内に流入した一方の反応用ガスは、外側ガス誘導部材１７０，１７０に沿い、換言すると外側流通路α１，α１を通じて外側ガス誘導部材１７０，１７０の各開放端に向けて流動する。
外側ガス誘導部材１７０，１７０の各開放端に到達した一方の反応用ガスは、当該開放端において、内側流通路α２，α２に回り込み、その内側流通路α２，α２を通じて内側ガス誘導部材５０，５０の各開放端に向けて流動する。
そして、内側ガス誘導部材５０，５０の各開放端に到達した一方の反応用ガスは、当該開放端において、スタック構造体Ｂ側に回り込んだ後、スタック構造体Ｂの各間隙ｓを…通じてガス排出管４０に向けて流動し、そのガス排出管４０を介してケース２０外に排出される。
【００７７】
次に、本発明の第八の実施形態に係る燃料電池について、図１１を参照して説明する。図１１（Ａ）は、本発明の第八の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の平面図である。なお、第一，第二の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００７８】
第八の実施形態に係る燃料電池Ａ８は、２つのガス導入管７０，７０、１つのガス排出管４０及びガス誘導部材１８０，１８０を一組とし、この一組をスタック構造体Ｂを挟む両側に互いに対向させて配置した点が、上述した燃料電池Ａ１と相違している。
【００７９】
ガス誘導部材１８０は、スタック構造体Ｂの高さ寸法Ｈとほぼ同じ幅寸法Ｈ´にし、かつ、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａの約１／２を覆う長さよりもやや短くした横長方形の板材を、軸線Ｏを中心とした一円周をなすように曲成したものである。
換言すると、ガス誘導部材１８０は、平面視において直径線ａを中心として線対称となるように曲成されており、これにより、ケース２０の周壁２３内面との間には、一方の反応用ガスの流通路α３，α３、α３，α３が区画形成されている。
【００８０】
本実施形態における一方の反応用ガスの流動状態は、次のとおりである。
ガス導入管７０，７０を介してケース２０内に流入した一方の反応用ガスは、外側ガス誘導部材１８０，１８０に沿い、換言すると流通路α３，α３、α３，α３を通じてガス誘導部材１８０，１８０の各開放端に向けて流動する。
ガス誘導部材１８０，１８０の各開放端に到達した一方の反応用ガスは、当該開放端において、スタック構造体Ｂ側に回り込んだ後、スタック構造体Ｂの各間隙ｓを通じてガス排出管４０に向けて流動し、そのガス排出管４０を介してケース２０外に排出される。
このような構成からなる燃料電池Ａ８であっても、上述した燃料電池Ａ１と同様の作用，効果を得ることができる。
【００８１】
次に、本発明の第九の実施形態に係る燃料電池について、図１２を参照して説明する。図１２（Ａ）は、本発明の第九の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の断面図である。なお、本実施形態においても、第一の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
本発明の第九の実施形態に係る燃料電池Ａ９は、熱交換効率を高めるための熱交換部材であるフィン１９０…を、上記したガス誘導部材５０，５０の外面に複数設けた構成のものである。
すなわち、フィン１９０…は、軸線Ｏを中心とした所要の角度間隔で配設されており、本実施形態においては各ガス誘導部材５０に４枚のフィン１９０…を配列固定している。
【００８３】
フィン１９０は、ガス誘導部材５０の幅寸法Ｈ´と同じ高さ寸法にし、また、そのガス誘導部材５０の外面とケース２０の周壁２３内面との間隔に一致する幅寸法にした縦長方形に形成されているとともに、円形のガス流通孔１９１が上下多段に配設されている。このようなフィン１９０を設けることにより、熱交換効率を高めることができる。
【００８４】
上述したスタック構造体Ｂとガス誘導部材５０との間には、互いを電気的絶縁性を有しかつ熱伝導性を有する絶縁層２００が配設されている。
絶縁層２００は、前述したセラミック等をスタック構造体Ｂとガス誘導部材５０との間に充填することにより形成されており、本実施形態においては、セルユニット１０を絶縁層２００を介してガス誘導部材５０に密接させている。
【００８５】
本実施形態における一方の反応用ガスの流動状態は、次のとおりである。
ガス導入管３０を介してケース２０内に流入した一方の反応用ガスは、ガス誘導部材５０，５０に沿い、換言すると流通路α，α及びフィン１９０のガス流通孔１９１…を通じてガス誘導部材５０，５０の各開放端に向けて流動する。
【００８６】
ガス誘導部材５０，５０の各開放端に到達した一方の反応用ガスは、当該開放端において、スタック構造体Ｂ側に回り込んだ後、スタック構造体Ｂの各間隙ｓを通じてガス排出管４０に向けて流動し、そのガス排出管４０を介してケース２０外に排出される。
このような構成からなる燃料電池Ａ８であっても、上述した燃料電池Ａ１と同様の作用，効果を得ることができる。
【００８７】
次に、本発明の第十の実施形態に係る燃料電池について、図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の第十の実施形態に係る燃料電池の斜視図である。なお、本実施形態においても、第一の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００８８】
本発明の第十の実施形態に係る燃料電池Ａ１０は、上記したガス誘導部材５０の外面に熱交換部材である上下２段に配列したフィン２１０，２２０を複数設けた構成のものである。
すなわち、フィン２１０は、軸線Ｏを中心とした所要の角度間隔で配設されている一方、フィン２２０を、平面視において上記フィン２１０と重ならないようにして、所要の角度間隔で配列している。
【００８９】
フィン２１０，２２０は、それぞれガス誘導部材５０の幅寸法の約１／２よりもやや長い寸法に形成されているとともに、そのガス誘導部材５０の外面とケース２０の周壁２３内面との間隔に一致する幅寸法にした縦長方形に形成されている。
【００９０】
上記のようなフィン２１０，２２０をガス誘導部材５０に設けたことにより、そのガス誘導部材５０の表面積を大きくすることができるので、ガス導入部３０から導入される一方の反応用ガスとの熱交換効率を向上されられる。換言すると、当該反応用ガス及びスタック構造体間の熱交換効率を向上させられる。
【００９１】
次に、本発明の第十一の実施形態に係る燃料電池について、図１４を参照して説明する。
図１４（Ａ）は、本発明の第十一の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の断面図である。なお、本実施形態においても、第一の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００９２】
本発明の第十一の実施形態に係る燃料電池Ａ１１は、ガス誘導部材５０の外面に熱交換部材であるフィン２３０を複数設けた構成のものである。
すなわち、フィン２３０は、上述したスタック構造体Ｂの互いに重なり合うセルユニット１０，１０の積層ピッチに一致した間隔にして上下多段に水平に配列され、また、そのガス誘導部材５０の外面とケース２０の周壁２３内面との間隔に一致する幅寸法に形成している。このようなフィン２３０を設けることによって、熱交換効率を高めることができるとともに、流動する反応ガスを整流することができる。
なお、上述したスタック構造体Ｂとガス誘導部材５０との間には、上述した絶縁層２００が配設されている。
このような構成からなる燃料電池Ａ１１であっても、上述した燃料電池Ａ１と同様の作用，効果を得ることができる。
【００９３】
次に、本発明の第十二の実施形態に係る燃料電池について、図１５を参照して説明する。図１５（Ａ）は、本発明の第十二の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の断面図である。なお、本実施形態においても、第一の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００９４】
本発明の第十二の実施形態に係る燃料電池Ａ１２は、ガス誘導部材の構成が第一の実施形態のものと相違している。
ガス誘導部材２４０は、上述したスタック構造体Ｂの互いに重なり合うセルユニット１０，１０の積層ピッチに一致させた断面三角形の突起２４１を上下多段に曲折形成した構成のものである。換言すると、ガス誘導部材自体を、蛇腹状に折曲形成している。
【００９５】
このようにガス誘導部材自体に突起２４１を曲折形成することによっても、熱交換効率を高めることができるととにも、流動する一方の反応用ガスを整流することができる。
なお、本実施形態においても、上述したスタック構造体Ｂとガス誘導部材２４０との間に絶縁層２００を配設している。
このような構成からなる燃料電池Ａ１２であっても、上述した燃料電池Ａ１と同様の作用，効果を得ることができる。
【００９６】
次に、本発明の第十三の実施形態に係る燃料電池について、図１６を参照して説明する。図１６（Ａ）は、本発明の第十三の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の断面図である。なお、本実施形態においても、第一の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００９７】
本発明の第十三の実施形態に係る燃料電池Ａ１３は、ガス誘導部材５０の外面とケース２０の周壁２３の内面との間に多孔質材２５０を充填した構成のものである。
多孔質材２５０は伝熱性の良好なものであり、ガス誘導部材５０にスポット溶接やレーザー溶接やシーム溶接等により接合されているが、例えば導電性接着材や導電性ペースト等を用いて接着してもよい。このような多孔質材２５０を用いることによっても、一方の反応用ガスとの熱交換効率をより一層向上させられる。
なお、上述したスタック構造体Ｂとガス誘導部材５０との間には絶縁層２００が配設されている。
【００９８】
次に、本発明の第十四の実施形態に係る燃料電池について、図１７〜１９を参照して説明する。図１７（Ａ）は、本発明の第十四の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）に包囲線Ｉで示す部分の絶縁状態の一例を示す拡大図、（Ｃ）は、その断面図である。
なお、本実施形態においても、第一の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００９９】
本発明の第十四の実施形態に係る燃料電池Ａ１４は、ガス誘導部材の構成が上述した第一の実施形態のものと相違している。
本実施形態におけるガス誘導部材２６０は、隣接するセルユニット１０，１０の各間隙ｓに対応する幅寸法にした誘導片２６１を、それら各間隙ｓに対応して上下多段に複数形成してなるものである。
【０１００】
誘導片２６１は、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａ、従ってまた、セルユニット１０の外縁部の約２／３を覆いかつ当該外周縁部に沿う一円周をなすように曲成した横長に形成されている。
【０１０１】
換言すると、ガス誘導部材２６０、従ってまた、誘導片２６１は平面視において上記した直径線ａを中心として線対称となるように曲成されており、それらの誘導片２６１，２６１とケース２０の周壁２３内面との間に、一方の反応用ガスを流通させるための流通路αが区画形成されている。
【０１０２】
上下に隣接する誘導片２６１，２６１の間には、上記した絶縁層２００と同等の絶縁層２０１が形成されている。
また、ガス排出管４０と各誘導片２６１との間にもセラミックスシート等の熱的伝導性を有しかつ電気的絶縁性を有する絶縁材２６２を介在させているが、例えば誘導片２６１及びスタック構造体Ｂに対してガス密的にガラス接合やセラミックス接着材で接合するようにしてもよい。
【０１０３】
この構成によれば、スタック構造体Ｂの積層方向の電気的短絡を回避しつつ、そのスタック構造体Ｂの水平方向の熱伝導性を高めることができ、当該スタック構造体Ｂ内部の熱を誘導片に効率よく伝達できる。
【０１０４】
なお、誘導片としては、上記した形態に限るものではなく、ユニット外集電体１５の外縁部に部分的に弧状の帯板を溶接したり、高温導電性接着材や導電性ペーストや金属ガラスやロウ材等を充填して緻密層を形成した形態にしてもよい。
【０１０５】
図１８は、図１７に示す誘導片を備えた誘導部体の部分拡大図である。
上記した図１〜１７に示す燃料電池Ａ１〜Ａ１４においては、一体に形成したガス排出管に各誘導片を取着した構成のものについて説明したが、次のように構成してもよい。
図１８に示す誘導部体２７０は、上記した誘導片からなるガス誘導部材とガス排出管からなる構成に相当するものである。
すなわち、誘導部体２７０は、上述したスタック構造体Ｂの間隙ｓに一致する高さにした円筒形の分割管２７１の周壁に、上記した誘導片２６１を固着した構成のものである。
また、その分割管２７１を絶縁層２０２を介して複数連結することにより、上記したものと同等のガス排出管が構成される。なお、分割管２７１の連結とともに、上下する誘導片２６１，２６１の間にも絶縁層２０１を形成している。
【０１０６】
具体的には、上記ガス排出管をなす複数の分割管２７１に対して、発電時に等電位になるセル板，セパレータ，ユニット内集電体のうちの少なくとも一つの部材及び誘導片をレーザ溶接やシーム溶接やスポット溶接やロウ付け等でそれぞれ接合する一方、セルユニット１０を積層してスタック構造体Ｂを形成するとともに、複数の分割管をガラス接着材やセラミックス接着材を介して互いに積層させてガス排出管を構成する。
この構成により、スタック構造体Ｂの積層方向の電気的短絡を回避しつつ、そのスタック構造体Ｂのユニット面方向の熱伝導性を高められ、当該スタック構造体Ｂ内部の熱をガス排出管に対して効率よく伝えることができる。
【０１０７】
図１９（Ａ），（Ｂ）は、誘導片の配置例と、誘導片間に必要に応じて形成された絶縁層の他例を示す部分断面図である。
図１９（Ａ）は、上記したユニット外集電体１５の外周に沿い、かつ、上下隣接するセルユニット１０，１０のうち、上側のセルユニット１０のセル板１４と、下側のセルユニット１０のセパレータ１３との間に誘導片２６１を配設しているとともに、その誘導片２６１とセル板１４との間に絶縁層２０１を介在させた構成のものである。
【０１０８】
同図（Ｂ）は、上記ユニット外集電体１５の外周に沿い、かつ、上下隣接するセルユニット１０，１０のうち、上側のセルユニット１０の固体電解質型セル１１と、下側のセルユニット１０のセパレータ１３と間に誘導片２６１を介設した構成のものである。
【０１０９】
図２０（Ａ）〜（Ｅ）は、誘導片を備えたガス誘導部材に熱交換部材であるフィンを形成した構造を示す部分断面図である。
図２０（Ａ）は、誘導片２６１をユニット外集電体１５の外周縁部に沿って配設しているとともに、その誘導片２６１の外面に熱交換部材であるフィン２３０を突設しており、当該誘導片２６１とセルユニット１０のセル板１４との間に絶縁層２０１を介在させた構成を示している。
なお、各フィン２３０の外縁部は、ケース２０の周壁２３内面に形成した絶縁層６０に密接させている。
【０１１０】
同図（Ｂ）は、誘導片２６１をユニット外集電体１５の外周縁部に沿って配設し、かつ、各セルユニット１０に収容したユニット内集電体１２から熱交換部材であるフィン２３１を突設しているとともに、その誘導片２６１とセルユニット１０のセル板１４との間に絶縁層２０１を介在させた構成を示している。
なお、各フィン２３１の外縁部は、ケース２０の周壁２３内面に形成した絶縁層６０に密接させていることは上記（Ａ）と同様である。
【０１１１】
同図（Ｃ）は、誘導片２３２を誘導片２６１をユニット外集電体１５の外周縁部に沿って配設し、かつ、そのユニット外集電体１５０から熱交換部材であるフィン２３２を突設しているとともに、その誘導片２３２とセルユニット１０のセル板１４との間に絶縁層２０１を介在させた構成を示している。
なお、各フィン２３２の外縁部は、ケース２０の周壁２３内面に形成した絶縁層６０に密接させている。
【０１１２】
同図（Ｄ）は、誘導片２６１をユニット外集電体１５の外周縁部に沿って配設し、かつ、セル板１４とセパレータ１３に熱交換部材であるフィン２３３を一体に突設しているとともに、その誘導片２６１とセルユニット１０のセル板１４との間に絶縁層２０１を介在させた構成を示している。
【０１１３】
同図（Ｅ）は、セルユニット１０をケース２０の周壁２３に近接する外径にし、かつ、そのセルユニット１０の外周縁部と周壁２３内面との間に絶縁材２０２を配設しているとともに、誘導片２６１をユニット外集電体１５の外周面に沿って配設し、かつ、その誘導片２６１と上側のセルユニット１０のセル板１４との間に絶縁層２０３を介設した構成を示している。
セルユニット１０をケース２０の周壁２３に近接する外径にすることにより、そのセルユニット１０自体に熱交換部材として機能を兼有させられるので、別に上記したようなフィンを形成する必要がない。
なお、絶縁材２０２、絶縁層２０３ともに上記した絶縁層６０と同等のものである。
【０１１４】
図２１（Ａ）〜（Ｅ）は、ガス誘導部材又はこれと熱交換部材との組合せの別例を示す部分断面図である。
図２１（Ａ）は、ガス密的かつ電気的絶縁性を備えた絶縁材により形成したガス誘導部材を示している。
このガス誘導部材２８０は、ガス密的かつ電気的絶縁性を備えた絶縁材により、上下隣接する各セルユニット１０の外周縁部間であってユニット外集電体１５の外周面に沿って形成されている。
具体的には、そのスタック構造体Ｂの外周縁部、従ってまた、セルユニット１０の外縁部の約２／３を覆う長さにして当該外周縁部に沿う一円周をなすように形成されている。なお、本実施形態においては、セルユニット１０とユニット外集電体１５の各外周縁部に密着して成形されている。すなわち、ガス誘導部材２８０は、上記した誘導片に相当しているものである。
【０１１５】
同図（Ｂ）は、ガス誘導部材と熱交換部材との組み合せの別例を示している。
この例では、上記したガス誘導部材２８０が上下隣接する各セルユニット１０，１０の外周縁部間であってユニット外集電体１５の外周面に沿って形成されている。
また、ケース２０の周壁２３内面に形成した上記絶縁層６０に密接する外径に形成した熱交換部材であるフィン２３２を各ユニット外集電体１５に突設しているとともに、そのフィン２３２の表面をガス誘導部材２８０と同じ材質の絶縁材により被覆した構成になっている。
フィン２３２は、ケース２０の周壁２３に近接する外径に形成されており、その周壁２３内面に形成した絶縁層６０と密接させている。
【０１１６】
同図（Ｃ）は、ガス誘導部材と熱交換部材との組合せの別例を示している。
この例では、上記したガス誘導部材２８０が上下隣接する各セルユニット１０，１０の外周縁部間であってユニット外集電体１５の外周面に沿って形成されている。
また、ケース２０の周壁２３内面には、電気的絶縁性を有しかつ熱伝導性を有する絶縁層６０が形成されており、その絶縁層６０に密接する外径に形成した熱交換部材であるフィン２３１を各ユニット内集電体１５に突設した構成になっている。
【０１１７】
同図（Ｄ）は、ガス誘導部材と熱交換部材との組合せの別例を示している。
この例では、上記したガス誘導部材２８０が上下隣接する各セルユニット１０，１０の外周縁部間であってユニット外集電体１５の外周面に沿って形成されている。
また、ケース２０の周壁２３内面には、電気的絶縁性を有しかつ熱伝導性を有する絶縁層６０が形成されており、その絶縁層６０に密接する外径に形成した熱交換部材であるフィン２３３をセル板１４とセパレータ１３に一体に突設した構成になっている。
【０１１８】
同図（Ｅ）は、ガス誘導部材の別例を示している。
この例では、上記したガス誘導部材２８０が上下隣接する各セルユニット１０，１０の外周縁部間であってユニット外集電体１５の外周面に沿って形成されている。
また、各セルユニット１０を周壁２３に近接する外径にするとともに、そのセルユニット１０の外周縁部と周壁２３との間に絶縁層２０２を配設した構成のものである。
【０１１９】
図２２（Ａ）は、図２０（Ｂ）に示すようなフィン２３１を各ユニット内集電体１２に突設した構成を備えた燃料電池の平断面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＩＩ‐ＩＩ線に沿う部分断面図、（Ｃ）はＩＩ‐ＩＩ線に沿う断面における絶縁層の他例を示す部分断面図である。
なお、第一の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。また、図中に示す矢印は、一方の反応用ガスの流動方向を示している。
【０１２０】
同図（Ｂ）は、ガス排出管４０の周壁外面に絶縁層２６３が形成されているとともに、その絶縁層２６３に密接するように形成した熱交換部材であるフィン２３１を各ユニット内集電体１２に突設した構成を示している。
同図（Ｃ）に示すガス排出管４０は、上下隣接する固体電解質型セルユニット１０，１０の熱交換部材であるフィン２３１に対向する部位に絶縁層２６４を配設して複数の分割管４０Ａを連結した構造のものである。
換言すると、熱交換部材であるフィン２３１とガス排出管４０とは絶縁層２６４を介して密接する構造になっている。
同図に示すフィン２３１は、各ユニット内集電体１５に突設したものであるが、これに限るものでなく、図２０，２１に示すような構造にしてフィンがセルユニット１０に突設されていてもよい。
【０１２１】
図２３（Ａ）は、円筒形にしたケース２０Ａの周壁２３Ａの一部を外方に突出させ、この突出した部分に、ガス導入管７０，７０とガス排出管４０とを並設した構成の燃料電池の平面図、（Ｂ）は、そのガス排出管とセルユニットとの間に形成された絶縁層の一例を示す説明図、（Ｃ）は、そのガス排出管とセルユニットとの間に形成された絶縁層の他例を示す説明図である。
【０１２２】
図２３（Ａ），（Ｂ）に示すガス排出管４０は、これの周壁外面であって、下記のセルユニット１０に外周縁部に対向する位置に絶縁層２６５を形成したものである。
セルユニット１０は、上記ガス排出管４０の周壁に形成されている絶縁層２６５に密接する外径に形成されている。
【０１２３】
図２３（Ｃ）は、ガス排出管４０が、上述したスタック構造体Ｂの間隙ｓに一致する高さにした分割管２７１を絶縁層２０２を介して連結した構造のものであり、各分割管２７１の周壁にはセルユニット１０の外周縁部が接合されている構成を示している。
【０１２４】
図２４（Ａ）は、第十五の実施形態に係る燃料電池のガス誘導部材とガス排出管のみを示す斜視図、（Ｂ）は、そのガス排出管に形成されているガス取入れ孔を示す斜視図、（Ｃ），（Ｄ）は、上下隣接する間隙における反応用ガスの流れを示す説明図である。
【０１２５】
第十五の実施形態に係る燃料電池Ａ１５は、スタック構造体Ｂをケース（図示しない）に収容しているとともに、そのケースに一方の反応用ガスを導入するためのガス導入部（図示しない）と、当該ケース内に導入された一方の反応用ガスを排出するための２つのガス排出部２８０，２９０と、上記ガス導入部からケース内に導入した一方の反応用ガスを、スタック構造体Ｂの外周縁部Ｂａに沿って周回させ、かつ、そのスタック構造体Ｂの上記間隙ｓを通じてガス排出部２８０，２９０に誘導するためのガス誘導部材３００を設けた構成のものである。
【０１２６】
ガス排出部２８０は、ガス誘導部材３００に取り付けられた筒形のガス排出管である。
このガス排出管２８０の周壁２８１には、ケース内の一方の反応用ガスを取り入れて排出するためのガス取入れ孔２８２…が、スタック構造体Ｂの間隙ｓのうち、上から例えば奇数段目のものに対向する位置に成されている。
【０１２７】
ガス排出部２９０は、ガス誘導部材３００に取り付けられた筒形のガス排出管である。
このガス排出管２９０の周壁２９１には、ケース内の一方の反応用ガスを取り入れて排出するためのガス取入れ孔２９１…が、スタック構造体Ｂの間隙ｓのうち、上から例えば偶数段目のものに対向する位置に成されている。
【０１２８】
換言すると、複数のガス排出管の周壁には、ケース内の反応用ガスを取り入れて排出するためのガス取入れ孔が、スタック構造体の各間隙に少なくとも１つ対向する位置関係にして形成されているのである。
すなわち、２つ以上のガス排出管が配設されている場合には、それらのガス排出管の側板に、ケース内の反応用ガスを取り入れて排出するためのガス取入れ孔が、互いに異なる段目の間隙に対向して形成するとよい。
【０１２９】
ガス誘導部材３００は、スタック構造体Ｂの高さ寸法とほぼ同じ幅寸法にしているとともに、そのスタック構造体Ｂの外周縁部、従ってまた、セルユニット１０の外縁部の約２／３を覆いかつ当該外周縁部に沿う一円周をなすように曲成した横長の誘導片部３０１，３０２…を、隣接するセルユニット１０，１０の各間隙ｓに対応して上下多段に複数形成してなるものである。
具体的には、上から奇数段目の間隙ｓに対向する誘導片部３０１は、ガス排出管２８０を中心とし、また、偶数段目の間隙ｓに対向する誘導片部３０２は、ガス排出管２９０を中心としたそれぞれ線対称に形成されている。
本実施形態において誘導片部３０１は、ガス排出管２８０のガス取入れ孔２８２とスタック構造体Ｂの中心（中心軸線Ｏ）を結ぶ直線Ｏ１に対して、かつ、誘導片部３０２はガス排出管２９０のガス取入れ孔２９２と上記中心軸線Ｏを結ぶ直線Ｏ２に対してそれぞれ線対象に形成されている。
【０１３０】
このような構成により、スタック構造体Ｂの各間隙ｓにおける反応用ガスの流れの方向を、同図（Ｃ），（Ｄ）に示すように互いに異ならせることができ、セルユニットの各低温部分どうし（又は各高温部分どうし）が重なり合うのを回避することができる。
その結果、セルユニットの平面内における温度分布の均一化を図ることができるとともに、スタック構造体の内部を所望の温度差に抑えられる。
【０１３１】
図２５（Ａ）は、第十六の実施形態に係る燃料電池の概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は、ガス誘導部材とガス排出管の詳細を示す斜視図である。
同図に示す燃料電池Ａ１６は、図７に示す燃料電池Ａ４と同等の構成のものであるが、それのガス誘導部材５０及びガス排出管１００の外面に、他方の反応用ガスをセルユニット１０…に導くための経路上に改質触媒反応管３１０をジクザグ形に蛇行させて配設した点が相違している。
【０１３２】
この構成により、ガス排出管１００の排熱を利用して、加熱が必要な起動時や低負荷時には、他方の反応用ガス（希薄燃料ガス）を流通させることによって、スタック構造体Ｂの温度分布を程よく均一に保ちながら加熱することができるようになる。
【０１３３】
図２６（Ａ）は、第十七の実施形態に係る燃料電池の概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は、ガス排出部内に改質器を配設した様子を示す部分拡大図、図２７は、改質器の一例を示す平面図、図２８は、改質器の他例を示す平面図である。
【０１３４】
図２６に示す第十七の実施形態に係る燃料電池Ａ１７は、図７に示す燃料電池Ａ４と同等の構成のものであるが、排出管１００内に、図２７に示す改質器３１０を配設した構成のものである。
図２７に示す改質器３１０は、他方の反応用ガスの流入部３１１と、流出部３１２との間に、他方の反応用ガスを改質する触媒を充填又は担持した複数の改質触媒反応管３１３を互いに所要の間隔を保持して配列した構成になっている。
【０１３５】
図２８に示す改質器３２０は、他方の反応用ガスの流入部３２１と、流出部３２２との間に、他方の反応用ガスを改質する触媒を充填又は担持した複数の改質触媒反応管３２３…を配列した構成のものである。
改質触媒反応管３２３は、それぞれが角筒形に形成されており、これらを一方の反応用ガスの排出方向と直交する方向において、互いに所定の間隔にして配列したものである。
【０１３６】
このような構成によれば、高い負荷運転時には水蒸気改質反応を起こさせ、低い負荷運転時や起動時には部分酸化反応を起こさせることで、吸熱反応と発熱反応とを発電状況に応じて切り換えることができ、スタック構造体Ｂの温度調節を行なうことができる。
【０１３７】
また、ガス排出部に接続する部位に吸熱反応管を設置しているので、高い負荷運転時の排熱を回収しつつ、吸熱反応を起こさせることができる。なお、この吸熱反応管においては、例えば水蒸気改質反応や脱水素反応等を想定している。
【０１３８】
この場合、ガス排出部に接続する部位に設置した吸熱反応管は、たんに高い負荷運転時の排熱を利用して化学反応を起こすだけでなく、ガス排出部における排気圧力を上げることによって、互いに隣接するセルユニット間に流れる一方の反応用ガスの流速分布を緩和させる機能も有している。
【０１３９】
図２９（Ａ）は、第十八の実施形態に係る燃料電池の概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は、第十九の実施形態に係る燃料電池の概略構成を示す斜視図である。
第十八の実施形態に係る燃料電池Ａ１８は、ケース３３０内に３つの発電モジュール３３１…を収容した構成のものである。
発電モジュール３３１は、上述したスタック構造体Ｂ、ケース３３０に反応用ガスを導入するための２つのガス導入部３３２，３３２と、当該ケース３３０内に導入された反応用ガスを排出するためのガス排出部３３３と、上記ガス導入部３３２，３３２からケース３３０内に導入した反応用ガスを、スタック構造体Ｂの外周縁部に沿って周回させ、かつ、そのスタック構造体Ｂの上記間隙ｓを通じてガス排出部３３３に誘導するためのガス誘導部材５０を設けた構成のものである。
本実施形態においては、３つのモジュール３３１…をケース３３０内に互いに水平に並設収容している。
【０１４０】
第十九の実施形態に係る燃料電池Ａ１９は、２つの上述したスタック構造体Ｂ，Ｂを互いに上下にして同軸的に積層させて、ケース３４０に収容した構成になっている。
上記２つのスタック構造体Ｂ，Ｂには、ケース３４０に反応用ガスを導入するための２つのガス導入部３４１，３４１と、当該ケース３４０内に導入された反応用ガスを排出するためのガス排出部３４２とが共通に配設されているとともに、各スタック構造体Ｂには、上記ガス導入部３４１，３４１からケース３４０内に導入した反応用ガスを、スタック構造体Ｂの外周縁部に沿って周回させ、かつ、そのスタック構造体Ｂの上記間隙ｓを通じてガス排出部３４２に誘導するためのガス誘導部材５０，５０がそれぞれ設けられている。
【０１４１】
なお、本発明は上述した各実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
上述した各実施形態においては、固体電解質型セルを用いた例について説明したが、電極支持型セル，電解質支持型セル及び多孔質金属支持型セルのいずれをも採用することができる。
このセルを接合するセル板とセパレータには、セルと熱膨張係数を合わせた材料を選ぶことが望ましく、例えば、ニッケルとイットリア安定化ジルコニアのサーメットを燃料極に用いた燃料極支持型セルの場合には、熱膨張率が１０．Ｅ−６［１／Ｋ］程度となるフェライト系金属などが好ましく、特にフェライト系の中でもＳＵＳ４３０や、耐酸化性及び耐腐食性に優れたＺＭＧ２３２，Ｃｒｏｆｆｅｒ２２ＡＰＵがより好ましい。
【０１４２】
上述した各実施形態においては、セル板とセパレータの各周壁どうしを接合した例について説明したが、セル板とセパレータのうちの少なくともいずれか一方に外縁部に沿う周壁を設けることにより、セル板及びセパレータ板間に、燃料ガス及び空気のうちの一方のガスを流す空間を形成してもよい。
【０１４３】
セル板とセパレータとの接合は、上記した溶接等の他、ロウ付けや超音波接合等によることもできる。
【０１４４】
上述した各実施形態においては、軸線Ｏを中心した単一の円板形のセルを例として示したが、セル板の中心部と外縁部との間の領域内にセルを１つ以上固定した構成にしてもよい。
例えば、セルが小径円板形の場合は、セル板の中心周りに規則正しく配置することが望ましい。また、セルがドーナツ状を成す場合は、その内周縁部及び外周縁部にプレス加工済の内側リング及び外側リングをそれぞれ接合することが望ましい。さらに、上記内側リング及び外側リングを連結してフレーム状をなすようにしてもよく、このフレームに扇形のセルを貼り付けることも可能である。
【０１４５】
さらにまた、ケースをガス密的な容器とすることは必須であるが、ケース自体を必ずしも断熱材から形成する必要はなく、断熱容器を介してスタック構造体を収容するように成す場合には、ケース自体を断熱性を有するものとしなくてもよい。
【０１４６】
反応用ガス（燃料ガス）として改質器のオフガスを使用する場合には、このオフガスの温度がほとんど変化しないので、ガス導入部から導入してガス排出部から排出する一方の反応用ガスには、スタック構造体の温度調節を行わせる都合上、カソードガス、すなわち、空気を用いることが望ましい。
【０１４７】
セルユニット間に配置するユニット外集電体として、導電性を有する多孔質体を用いた例について説明したが、例えば電極材料からなる繊維の織物や不織布やフェルトや発泡体を用いることができ、特に、高温下において弾性が保たれるインコネル（登録商標）等のＮｉ系合金を用いることが好ましい。
【０１４８】
また、上記した第一の実施形態においては、熱交換効率を高めるための熱交換部材である凸部をガス誘導部材に形成した例について説明したが、例えばユニット外集電体，セルユニットを構成するセル板，セパレータ及びユニット内集電体のうちのいずれかの表面に対して、切削加工を施したりウィスカーを成長させたりして微細な上記凸部を形成してもよい。
【０１４９】
この構成により、ガス誘導部材及びスタック構造体の大きさを変えずに、ガス導入部から導入されるガスとの接触面積を増加させられるので、熱交換効率の向上を図りつつケースの小型化も併せて図ることができる。この際、ミクロンオーダの酸化物ウィスカーを成長させるように成せば、金属に比べて熱伝導性が若干劣るものの、表面積が格段に増すこととなり、反応用ガスとの熱交換効率がより一層向上する。
【０１５０】
ガス誘導部材の表面に燃焼触媒を担持した構成にしてもよい。
具体的には、ガス誘導部材の表面に燃焼触媒をコーティングして、起動時に希薄燃料ガスをガス導入管より導入することにより、ガス誘導部材の表面を加熱する。これにより、加熱が必要な起動時や低負荷時に、スタック温度分布を程よく均一に保ちながら加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】（Ａ）は、本発明の第一の実施形態に係る燃料電池の概略斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の平面図である。
【図２】（Ａ）は、図１（Ｂ）に示す直径線ａにおける断面図、（Ｂ）は、その一部を拡大して示す部分拡大図である。
【図３】（Ａ）は、ガス誘導部材の外面に形成した熱交換部材の一例を示す部分拡大図、（Ｂ）は、当該熱交換部材の他例を示す部分拡大図である。
【図４】（Ａ）は、固体電解質型セルユニットの分解斜視図、（Ｂ）は、スタック構造体の斜視図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る燃料電池の平面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態に係る燃料電池の平面図である。
【図７】（Ａ）は、本発明の第四の実施形態に係る燃料電池の概略斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の平面図である。
【図８】（Ａ）は、本発明の第五の実施形態に係る燃料電池の概略斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の平面図である。
【図９】（Ａ）は、本発明の第六の実施形態に係る燃料電池の概略斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の平面図である。
【図１０】本発明の第七の実施形態に係る燃料電池の平面図である。
【図１１】（Ａ）は、本発明の第八の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の平面図である。
【図１２】（Ａ）は、本発明の第九の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の断面図である。
【図１３】本発明の第十の実施形態に係る燃料電池の斜視図である。
【図１４】（Ａ）は、本発明の第十一の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の断面図である。
【図１５】（Ａ）は、本発明の第十二の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の断面図である。
【図１６】（Ａ）は、本発明の第十三の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、その燃料電池の断面図である。
【図１７】（Ａ）は、本発明の第十四の実施形態に係る燃料電池の斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）に包囲線Ｉで示す部分の絶縁状態の一例を示す拡大図、（Ｃ）は、その断面図である。
【図１８】図１７に示す誘導片を備えた誘導部体の部分拡大図である。
【図１９】（Ａ），（Ｂ）は、誘導片の配置例と、誘導片間に必要に応じて形成された絶縁層の他例を示す部分断面図である。
【図２０】（Ａ）〜（Ｅ）は、誘導片を備えたガス誘導部材にフィンを形成した構造を示す部分断面図である。
【図２１】（Ａ）〜（Ｅ）は、ガス誘導部材の別例を示す部分断面図である。
【図２２】（Ａ）は、図２０（Ｂ）に示すようなフィンを各ユニット内集電体に配設した構成を備えた燃料電池の平断面図、（Ｂ）は、（Ａ）に示すＩＩ‐ＩＩ線に沿う断面図、（Ｃ）はＩＩ‐ＩＩ線に沿う断面における絶縁層の他例を示す断面図である。
【図２３】（Ａ）は、円筒形にしたケースの周壁の一部を外方に突出させ、この突出した部分に、ガス導入管とガス排出管とを並設した構成の燃料電池の平面図、（Ｂ）は、そのガス排出管とセルユニットとの間に形成された絶縁層の一例を示す説明図、（Ｃ）は、そのガス排出管とセルユニットとの間に形成された絶縁層の他例を示す説明図である。
【図２４】（Ａ）は、第十五の実施形態に係る燃料電池のガス誘導部材とガス排出管のみを示す斜視図、（Ｂ）は、そのガス排出管に形成されているガス取入れ孔を示す斜視図、（Ｃ），（Ｄ）は、各間隙における反応用ガスの流れを示す説明図である。
【図２５】（Ａ）は、第十六の実施形態に係る燃料電池の概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は、ガス誘導部材とガス排出管の詳細を示す斜視図である。
【図２６】（Ａ）は、第十七の実施形態に係る燃料電池の概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は、ガス排出部内に改質触媒反応管を配設した様子を示す部分拡大図である。
【図２７】改質器の一例を示す平面図である。
【図２８】改質器の他例を示す平面図である。
【図２９】（Ａ）は、第十七の実施形態に係る燃料電池の概略構成を示す斜視図、（Ｂ）は、第十八の実施形態に係る燃料電池の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０          固体電解質型セルユニット
２０，２０Ａ  ケース
３０          ガス導入部
４０          ガス排出部
５０          ガス誘導部材
Ｂ            スタック構造体
ｓ            間隙
α            流通路
【図１】
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【図２】
0005233249.tif 000003
【図３】
0005233249.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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